專利名稱：一種均衡任意節串聯充電電池組中單體電池電量的電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在任意節串聯充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路。該電路從任意節充電電池串聯組成的整組電池組中取能量，通過一個隔離型開關電源和一個開關網絡對任意節串聯充電電池組中的某一節單體充電電池進行有選擇的充電，從而調節各單體電池中的剩余電量。
背景技術：
充電電池，如鋰電池等，在串聯成組使用時，由于受生產工藝，環境因素的影響，各單體電池的剩余電量不可能完全一致。這種不一致性會導致充電電池組在長期使用時放電時間縮短，充電時間加長，以及循環壽命降低。目前，為了克服這種不一致性，普遍采用電阻放電式的被動均衡電路。這種電路是在各單體電池上并聯一個開關和電阻，在充電時通過電阻對充電電流分流的方式提高一致性。這種被動均衡電路存在能量浪費，均衡效率低、和發熱量大等缺點。

發明內容
為了克服現有電池組被動均衡電路存在的能量浪費，均衡效率低、和發熱量大等缺點，本發明提供一種主動均衡電路，采用隔離型開關電源和開關網絡，通過能量轉移的方式來均衡任意節串聯充電電池組中各單體電池的剩余電量。本發明解決其技術問題所采用的技術方案:若串聯節數為偶數，串聯電池組中電池Cell (I)、Cell (3)……Cell(2n_l)的正極分別連接開關S⑴、S(3)……S(2n_l)，電M Cell (2)……Cell(2n 2)、Cell (2n)的正極分別連接開關 S(2)……S(2n 2)、S(2n)，其中η代表任意自然數。若串聯節數為奇數，串聯電池組中電池Cell (I)、Cell (3)……Cell(2n-1)，Cell(2n+1)的正極分別連接開關 S(I)、S(3)……S(2n_l)、S(2n+1)，電池Cell (2)……CelI (2n)的正極分別連接開關S (2)……S(2n)。電池Cell (I)的負極和開關S(O)連接。若串聯節數為偶數，開關S(O)、S(2)……S(2n-2)、S(2n)的另一端相連，并連接開關SEO和SE1，開關S(1)、S(3)……S(2n-1)的另一端相連，并連接開關SOO和SOl。若串聯節數為奇數，開關S (O)、S (2)……S (2n)的另一端相連，并連接開關SEO和SEl，開關S (I)、S (3)……S(2n-l)、S(2n+l)的另一端相連，并連接開關SOO和SOl。開關SEO和SOO的另一端連接隔離型開關電源PS的負極輸出端0UT-，開關SOl和SEl的另一端連接開關SPS，開關SPS的另一端連接隔離型開關電源PS的正極輸出端OUT+。隔離型開關電源PS的正極輸入端IN+連接串聯電池組的正極，負極輸入端IN-連接串聯電池組的負極。本發明的有益效果是在充電和放電過程中，通過能量轉移的方式對任意一節單體電池進行電量補充。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1和圖2是本發明的原理圖。圖1 和圖 2 中，Cell (I)、Cell (2)、Cell (3)......Cell (2n_2)、Cell (2n_l)、
Cell (2n) ,Cell (2n+l)是串聯的單體電池，它們如圖所示依次串聯組成串聯電池組。S(O)、
S(I)、S(2)、S(3)......S(2n-2)、S(2n_l)、S(2n)、S(2n+1)、SOO, SO1、SEO, SEl、和 SPS 是開
關。PS是隔離型開關電源，IN+是PS的正極輸入端，IN-是PS的負極輸入端，OUT+是PS的正極輸出端，OUT是PS的負極輸出端。輸入端IN+和IN-與輸出端OUT+和OUT-完全隔離。PS從整個電池組吸收能量，從輸出端OUT+和OUT-輸出均衡充電電流。圖中虛線代表省略的單體電池、開關及其連接線。
具體實施例方式圖1顯示的是當電池組中串聯偶數節單體電池時的工作方式。圖1中，串聯電池組中電池Cell (I) ,Cell (3)……Cell (2n_l)的正極分別連接開關S(I)、S(3)……S(2n_l)，其中η代表任意自然數。串聯電池組中電池Cell (2)……Cell (2n_2)、Cell (2n)的正極分別連接開關S(2)……S(2n-2)、S(2n)。電池Cell(I)的負極和開關S(O)連接。開關S(0)、S(2)……S(2n-2)、S(2n)的另一端相連，并連接開關SEO和SE1。開關S⑴、S(3)……S(2n-1)的另一端相連，并連接開關SOO和SOI。開關SEO和SOO的另一端連接隔離型開關電源PS的負極輸出端0UT-，開關SOl和SEl的另一端連接開關SPS，開關SPS的另一端連接隔離型開關電源PS的正極輸出端OUT+。隔離型開關電源PS的正極輸入端IN+連接串聯電池組的正極，負極輸入端IN-連接串聯電池組的負極。PS是隔離型開關電源，其輸入端IN+和IN-與輸出端OU T+和OUT-完全隔離。隔離型開關電源PS從整個電池組吸收能量，從輸出端OUT+和OUT-輸出均衡充電電流。圖中虛線代表省略的單體電池、開關及其連接線。對電池Cell (I)進行均衡充電時，接通開關S(1)、S(0)、S01、SE0和SPS，其它開關保持斷開，隔離型開關電源PS即可對電池Cell (I)進行均衡充電。對電池Cell (2)進行均衡充電時，接通開關S(2)、S(1)、SE1、S00和SPS，其它開關保持斷開，隔離型開關電源PS即可對電池Cell (2)進行均衡充電。對電池Cell (3)進行均衡充電時，接通開關S(3)、S(2)、S01、SE0和SPS，其它開關保持斷開，隔離型開關電源PS即可對電池Cell (3)進行均衡充電。對電池CelI (2n-l)進行均衡充電時，接通開關S (2n_l)、S (2n_2)、SO1、SEO和SPS，其它開關保持斷開，隔離型開關電源PS即可對電池Cell (2n I)進行均衡充電。對電池Cell (2n)進行均衡充電時，接通開關S (2n)、S(2n_l)、SEl、S00和SPS，其它開關保持斷開，隔離型開關電源PS即可對電池Cell (2n)進行均衡充電。對于串聯在Cell⑶和Cell(2n-1)之間的電池的均衡方式，可根據對電池Cell(2n-1)和Cell(2n)進行均衡充電的方式類推。圖2顯示的是當電池組中串聯奇數節單體電池時的工作方式。圖2中，串聯電池組中電池Cell (I) ,Cell (3)……Cell (2n_l)、Cel (2n+l)的正極分別連接開關S(I)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)，其中η代表任意自然數。串聯電池組中電池Cell (2)……Cell(2n)的正極分別連接開關S(2)……S(2n)。電池Cell (I)的負極和開關S(O)連接。開關S(0)、S(2)……S(2n)的另一端相連，并連接開關SEO和SE1。開關S(1)、S(3)……S(2n_l)、S(2n+1)的另一端相連，并連接開關SOO和SOI。開關SEO和SOO的另一端連接隔離型開關電源PS的負極輸出端0UT-，開關SOl和SEl的另一端連接開關SPS，開關SPS的另一端連接隔離型開關電源PS的正極輸出端OUT+。隔離型開關電源PS的正極輸入端IN+連接串聯電池組的正極，負極輸入端IN-連接串聯電池組的負極。PS是隔離型開關電源，其輸入端IN+和IN-與輸出端OUT+和OUT-完全隔離。隔離型開關電源PS從整個電池組吸收能量，從輸出端OUT+和OUT-輸出均衡充電電流。圖中虛線代表省略的單體電池、開關及其連接線。對電池Cell (I)進行均衡充電時，接通開關S(1)、S(0)、S01、SE0和SPS，其它開關保持斷開，隔離型開關電源PS即可對電池Cell (I)進行均衡充電。對電池Cell (2)進行均衡充電時，接通開關S(2)、S(1)、SE1、S00和SPS，其它開關保持斷開，隔離型開關電源PS即可對電池Cell (2)進行均衡充電。對電池Cell (3)進行均衡充電時，接通開關S(3)、S(2)、S01、SE0和SPS，其它開關保持斷開，隔離型開關電源PS即可對電池Cell (3)進行均衡充電。對電池Cell (2n)進行均衡充電時，接通開關S (2n)、S(2n_l)、SEl、SOO和SPS，其它開關保持斷開，隔離型開關電源PS即可對電池Cell (2n)進行均衡充電。對電池Cell (2n+l)進行均衡充電時，接通開關S(2n+l)、S(2n)、SO1、SEO和SPS,其它開關保持斷開，隔離型開關電源PS即可對電池Cell (2n+l)進行均衡充電。對于串聯在Ce 11 (3)和Cell(2n)之間的電池的均衡方式，可根據對電池Cell (2n)和Cell(2n+1)進行均衡充電的方式類推。
權利要求
1.一種在任意串聯充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:若串聯節數為偶數，串聯電池組中電池Cell (I)、Cell (3)……Cell (2n_l)的正極分別連接開關S(I)、S(3)……S(2n-1)，電池Cell (2)……Cell(2n_2)、Cell(2n)的正極分別連接開關S (2)……S (2n-2)、S (2n)，其中η代表任意自然數。
2.根據權利要求1所述的在任意節串聯充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:若串聯節數為奇數，串聯電池組中電池Cell (I)、Cell (3)……Cell (2n_l)，Cell(2n+1)的正極分別連接開關S (I)、S (3)……S(2n_l)、S(2n+1),電池Cell (2)……Cell (2n)的正極分別連接開關S (2)……S (2n)。
3.根據權利要求1所述的在任意節串聯充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:電池Cell (I)的負極和開關S(O)連接。
4.根據權利要求1所述的在任意節串聯充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:若串聯節數為偶數，開關S (O)、S (2)……S (2n-2)、S (2n)的另一端相連，并連接開關SEO和SEl，開關S(l),S (3)……S (2n_l)的另一端相連，并連接開關SOO和SOl。
5.根據權利要求1所述的在任意節串聯充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:若串聯節數為奇數，開關S(O)、S(2)……S(2n)的另一端相連，并連接開關SEO和SEl，開關S(I),S (3)……S (2n_l)、S (2n+l)的另一端相連，并連接開關SOO和SOl。
6.根據權利要求1所述的在任意節串聯充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:開關SEO和SOO的 另一端連接隔離型開關電源PS的負極輸出端0UT-，開關SOl和SEl的另一端連接開關SPS，開關SPS的另一端連接隔離型開關電源PS的正極輸出端 OUT+。
7.根據權利要求1所述的在任意節串聯充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:隔離型開關電源PS的正極輸入端IN+連接串聯電池組的正極，負極輸入端IN-連接串聯電池組的負極。
全文摘要
一種在任意節串聯充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路。該電路從串聯充電電池組取能量，通過一個隔離型開關電源和一個開關網絡對串聯充電電池組中的某一節單體充電電池進行有選擇的充電，從而調節各單體電池中的剩余電量。
文檔編號H02J7/00GK103178560SQ20111043355
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月22日 優先權日2011年12月22日
發明者趙恩海 申請人:趙恩海